DOI:10.1016/j.polymertesting.2020.106591
本文報告了一種制備具有高取代率（高達80 wt％）且形貌良好的木質素生物油基電紡納米纖維（LENFs）的新方法。該方法利用木質素解聚反應獲得的高反應性和低異質性的小分子木質素生物油來制備取向良好的LENFs，具有獨特性和可推廣性。首先，分析了各種共混物溶液的比例和靜電紡絲參數對所制備的LENFs性能的影響。結果表明，產生最佳電紡納米纖維的最佳參數如下：混合溶液比，含有80 wt％秸稈木質素生物油（SLB）和20 wt％聚丙烯腈（PAN）的20 wt％混合溶液，流速為1 mL/h，電壓為20 kV，轉速為500 r/min以及針與收集裝置之間的距離為20 cm。其次，使用最佳LENFs制備了木質素生物油基碳納米纖維（LCNFs），并通過掃描電子顯微鏡（SEM）、X射線衍射（XRD）譜、拉曼光譜和張力測試評估其性能。研究結果表明，與純PAN碳納米纖維（PCNFs）相比，所制備的LCNFs具有相似的光滑表面、相似的結晶度和相似的機械性能。這項工作可以促進木質素解聚主要產品的利用，以生產木質素基材料，同時還有助于減少高成本PAN的使用。
圖1.各種解聚產物的收率和質量平衡。
圖2.秸稈木質素生物油的表征。（a）2D-HSQC NMR光譜，（b）2D-HSQC NMR光譜中顯示的主要結構，（c）GPC曲線和（d）DSC曲線。
圖3.秸稈木質素生物油的表征。（a）元素分析和（b）31P NMR定量。
圖4.木質素生物油基電紡納米纖維的SEM圖像，由含不同比例木質素和PAN的15 wt％共混溶液制成。
圖5.在不同電壓下獲得的木質素生物油基電紡納米纖維的SEM圖像。（a）10 kV、（b）15 kV、（c）20 kV和（d）25 kV（頂部），以及相應的直徑分布（底部）。
圖6.在針頭與收集網的不同距離下獲得的木質素生物油基電紡納米纖維的SEM圖像。（a）15 cm、（b）18 cm、（c）20 cm和（d）25 cm（頂部），以及相應的直徑分布（底部）。
圖7.在不同轉速下獲得的木質素生物油基電紡納米纖維的SEM圖像。（a）0 r/min、（b）200 r/min、（c）500 r/min和（d）800 r/min（頂部），以及相應的直徑分布（底部）。
圖8.在不同流速下獲得的木質素生物油基電紡納米纖維的SEM圖像。（a）0.5 mL/h、（b）1.0 mL/h、（c）1.5 mL/h和（d）2.0 mL/h（頂部），以及相應的直徑分布（底部）。
圖9.通過（a）FT-IR光譜、（b）TG曲線、（c）DTG曲線和（d）DSC曲線表征木質素生物油基電紡納米纖維。
圖10.碳納米纖維的形態和直徑的SEM圖像。（a）純PAN碳納米纖維和（b）木質素生物油基碳納米纖維。
圖11.通過（a）XRD圖、（b）拉曼光譜、（c）拉伸應力和（d）楊氏模量表征碳納米纖維。
